內(nèi)河港航施工中回淤問題及應(yīng)對措施

張洪友

摘要：指出了港航工程項目是內(nèi)河航道管理中的重要部分，回淤問題是港航施工中的難題，需施工人員采取有效措施解決回淤施工問題。分析了港口航道工程施工中的回淤問題的原因及特征，并以實際工程為例對其提出了相應(yīng)的應(yīng)對措施，實際應(yīng)用取得了良好的施工效果。

關(guān)鍵詞：港航工程;回淤問題;挖泥船

中圖分類號：U655文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）14-0249-02

1港口航道工程施工回淤問題

我國東部沿海及主要內(nèi)河下游普遍為沙質(zhì)河床，所處自然條件下易發(fā)生淤積，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，沿海周邊地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對港航需求量不斷增加，在港口與航道建設(shè)時易發(fā)生回淤問題。

港航施工中回淤問題具有不確定性、清淤困難等特點，相關(guān)人員進(jìn)行了深入的實地考察與實驗分析，提出了回淤理論及經(jīng)驗公式，但現(xiàn)有技術(shù)無法從根本上解決港航施工回淤問題。

回淤問題是泥沙運(yùn)動的直接結(jié)果，泥沙受風(fēng)浪等動力作用發(fā)生位移，動力條件減弱時泥沙發(fā)生淤積。對粒徑<0.03mm的淤泥質(zhì)海岸與>0.25mm沙質(zhì)海岸航道，回淤現(xiàn)象不嚴(yán)重，沙質(zhì)海岸淤泥嚴(yán)重，可能堵塞航道，需慎重對待。

2港航施工回淤問題的原因

挖泥船施工效率取決于吸泥系統(tǒng)的工作效率，挖泥船作業(yè)中常按超0.5m左右的深度進(jìn)行作業(yè)，但不能避免實際的開挖深度與下刀深度間的差距，順流中回淤厚度約為30cm，逆流開挖回淤厚度約50cm，順逆流都會產(chǎn)生因絞刀作用帶來的淤泥不被完全吸收的問題，在水泥作用下沉積到吸泥口后端，積沙厚度超3m時出現(xiàn)漏沙問題。

挖泥船是挖泥作業(yè)的主要工具，其性能及吸泥能力直接決定吸泥效果，海貍600絞吸式挖泥船在順流情況下，被鉸刀擾動的泥沙易隨水流流走，挖泥效率能達(dá)到10%。逆流開挖條件下，泥沙能較順利的進(jìn)入吸泥口，挖泥效率達(dá)到12%，回淤量較小。因順流時水壓壓彎水泥的輸泥管，施工受到影響，逆流條件下不會對管道產(chǎn)生影響，實際挖泥工作中盡量采用逆流開挖的方式。

一次性的泥土開挖作業(yè)中，泥土厚度對回淤量有關(guān)鍵的影響，如開挖泥層厚度較薄，吸泥效率較低。開挖泥層較厚使削割泥土不易全部吸人，嚴(yán)重影響開挖質(zhì)量。鉸刀形狀及轉(zhuǎn)速會對土壤開挖回淤量有一定的影響，要求施工中根據(jù)土壤性質(zhì)，選擇合適的鉸刀，控制鉸刀的移動距離。

3港航施工回淤特征

通常港航工程發(fā)生回淤需要有泥沙來源、水流動力及促成淤泥的環(huán)境，某港口航道段泥沙淤泥全年不均勻，淤泥現(xiàn)象集中在下半年，結(jié)合港口水域的實測風(fēng)浪資料，分析港口水域波浪情況計算波浪產(chǎn)生的最大河底流速，航道年際回淤情況大致相同，同一噸級航道不同年份回淤深度基本一致。

施工回淤現(xiàn)象隨空間變化規(guī)律體現(xiàn)在沿程回淤分布及回淤隨浚深變化規(guī)律，斷面平均回淤強(qiáng)度沿航道里程增加先增后減，航道內(nèi)段起點到轉(zhuǎn)彎段回淤強(qiáng)度呈現(xiàn)緩慢增加趨勢。在保證航道走向不變，僅脫寬了原航道，相對回淤量隨航道浚深增加，統(tǒng)一斷面航道回淤量逐漸增多。

某港口水域泥沙主要受風(fēng)浪控制，通過分析多場大風(fēng)資料，推導(dǎo)出航道回淤量公式，將模型計算大風(fēng)驟淤量與實測驟淤情況對比，證明模型誤差在35%以內(nèi)，回淤量隨風(fēng)級增大。

4長江口北槽沖淤深水航道工程

長江口深水航道質(zhì)量治理工程引起了北槽河床明顯的沖淤響應(yīng)。工程前水面橫比降存在，橫沙東灘與北港水流進(jìn)行交換，漲落潮水流分散匯合在北槽形成不平的縱剖面，江亞北槽分散了北槽水流，不利于北槽上段攔門沙河槽的沖刷。主槽局部區(qū)域形成10m深槽。長江口深水航道治理工程北堤封堵了橫沙東灘竄溝，導(dǎo)堤與丁壩共同作用，北槽水流歸順進(jìn)一步增強(qiáng)。

泥沙預(yù)算是地貌演變分析中常用的工具，泥沙預(yù)算值代表進(jìn)入河槽單元的泥沙凈通量。根據(jù)地形測量資料，對北槽進(jìn)行泥沙預(yù)算，因無法計算北槽各拋淤區(qū)淤泥量，統(tǒng)計數(shù)據(jù)較不完整，長江口深水航道治理工程北槽各拋淤區(qū)無明顯淤積。泥沙預(yù)算不考慮此部分?jǐn)?shù)量。

北槽攔門沙河床沖淤對流域水來沙有明顯的季節(jié)性響應(yīng)，枯季河槽沖刷，長江口深水航道治理工程實施后，主槽河床對工程建設(shè)產(chǎn)生明顯的沖淤響應(yīng)。丁壩建設(shè)期間，河床沖淤對工程響應(yīng)掩蓋了的季節(jié)性沖淤響應(yīng)。

分汊河口是常見的河口形態(tài)，其維持需一定的水分條件，分汊河口上提下移影響汊道間水沙分配關(guān)系。因分汊河口汊道間水利及河槽沖淤互動性，分汊河口演變規(guī)律較復(fù)雜，開展河口治理工程作用下分汊河口沖淤研究，可探尋分汊河口演變基本特征。

河口河床演變是挾沙水流與河床相互作用的結(jié)果，南北槽落潮分流比變化，表明落潮水流動進(jìn)行了重新調(diào)整分配。丁壩束流作用下，丁壩田普遍淤積，北槽進(jìn)口段長約13km的河段均有一定淤積。

天然條件下穩(wěn)定的汊道，其潮量與水?dāng)嗝嫘纬赡撤N關(guān)系，南北槽落潮分流比變化引起分汊河床斷面面積變化。南北槽汊段河槽平面擺動受制約，使其與落潮量相適應(yīng)。南北槽分汊河段各汊斷面平均水深與分流具有較好的響應(yīng)關(guān)系。

5港航施工回淤問題的應(yīng)對措施

本工程水工項目有12000DWT駁船卸煤碼頭泊位一個，疏浚項目主要內(nèi)容有港池開挖，擋沙堤水下基槽開挖，碼頭前港池設(shè)計底標(biāo)高為-8.36m，為項目配備的船舶根據(jù)現(xiàn)場進(jìn)度情況確定，采用泥駁將廢棄料運(yùn)至指定地點拋卸。

5.1改進(jìn)施工技術(shù)

（1）做好科研工作，掌握建港岸在自然條件下的變化規(guī)律，結(jié)合現(xiàn)場水文及地形演變資料，選擇回淤輕微的海岸，考慮海岸工程建成后對自然狀態(tài)下泥沙運(yùn)動規(guī)律的影響。對不能有效利用的人工港進(jìn)行合理的港航建設(shè)規(guī)劃。在港航建設(shè)中統(tǒng)籌工程方案，在對回淤影響較小的季節(jié)組織施工，減少施工中對基槽的回淤，如常年回淤嚴(yán)重港池不宜一次性挖掘過深。

（2）做好貫穿港航建設(shè)全過程的觀測工作，通過測量取樣數(shù)據(jù)分析回淤問題，根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整施工方案。重力式碼頭基槽回淤采取開挖備淤槽措施，但仍有懸移質(zhì)落淤，制定施工船舶調(diào)配計劃，確保施工段內(nèi)不發(fā)生嚴(yán)重回淤問題。

（3）基床是基槽中拋填完塊石的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，基床頂落淤可能導(dǎo)致碼頭沉降，如基床發(fā)生回淤，必須進(jìn)行清除?；睬逵侔ㄍ诘魴C(jī)床及清除回淤物。

（4）挖泥船根據(jù)給定坐標(biāo)位從外面進(jìn)入開挖區(qū)域，船舶在進(jìn)入開挖水域后由GPS測量儀器配合在船舶到達(dá)設(shè)計位置時拋船艏作最終定位。開挖項目投入使用的挖泥船為非自航鏈斗式挖泥船，配備有非自航泥駁，主挖泥船由拖輪拖帶移動。

（5）鏈斗船工作由拖輪拖帶至施工水域通過船上GPS定位后拋設(shè)左右邊錨就位。拋錨距離長短根據(jù)現(xiàn)場情況確定。工作時船靠在主船兩側(cè)裝料，使鏈斗對開挖料切割完成開挖作業(yè)。施工中通過前錨完成船體進(jìn)尺，開挖中控制好主船前后左右進(jìn)尺。

（6）改進(jìn)挖泥船的鉸刀形狀，使鉸刀形狀能與施工區(qū)域的土層厚度相適應(yīng)，配合改進(jìn)后的吸泥系統(tǒng)，提高淤泥的挖掘運(yùn)輸效率?？赏ㄟ^直接連接挖泥船與泥漿泵，提高輸沙的濃度，每日的輸沙量可達(dá)到5000m³左右。

5.2應(yīng)用泥沙數(shù)模

回淤治理前通過泥沙模型模擬回淤問題能指導(dǎo)回淤的治理工作，提升航道的通航能力。泥沙模型模擬實驗在長江深水道泥沙回淤問題治理中發(fā)揮巨大的作用，泥沙模型模擬法最初只能實現(xiàn)對泥沙情況的二維模擬，其模擬效果不真實，不能考慮潮汐及浪潮等因素對回淤的影響，為提高模擬的效果，正式施工前對泥沙模型進(jìn)行改造升級，結(jié)合海底及維度位置等因素綜合考慮，擬定施工區(qū)域內(nèi)回淤量的預(yù)測，實踐證明模擬結(jié)果與實際差距不影響施工質(zhì)量。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，長江水道運(yùn)輸能力難以滿足經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求，需解決長江港航工程建設(shè)的回淤問題，近年來泥沙數(shù)模研究提高了對泥沙運(yùn)動規(guī)律的模擬水平，在使用中能根據(jù)實際水文條件修改模擬相應(yīng)數(shù)據(jù)，使得模型對地形的模擬更加逼真。對實際施工指導(dǎo)水平逐步提高，在航道回淤治理中應(yīng)用前景廣闊。

6結(jié)語

港航工程回淤問題是施工中必須克服的難題，其影響建筑設(shè)施基礎(chǔ)的堅固性。對港航建筑質(zhì)量有根本性的影響，要選用性能良好的挖泥船，根據(jù)土質(zhì)改進(jìn)鉸刀形狀，重視泥沙數(shù)模的作用，提高港航工程泥沙治理水平。